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unit uCalc;
interface
uses u3DTypes;
{$DEFINE SSE_OPCODES} // SSE code
{$UNDEF SSE3_OPCODES} // SSE3 code
{$DEFINE SSE_UNALIGNED} // SSE unaligned code
{$A8}
//=== Lijstukken ===============================================================
// Een lijnstuk heeft een beginpunt(P1) en een eindpunt(P2).
// De richting van het lijnstuk: P2-P1 (richtingsvector).
// De vergelijking van een lijnstuk: P = P1 + k*(P2-P1) waarbij geldt: 0<k<1
//=== Vlakken ==================================================================
// Vlakken zonder afmetingen, alleen een richting(A,B,C) en een afstand tot de oorsprong(-D).
// De vergelijking van een vlak: Ax + By +Cz + D = 0
// De normaal op het vlak is vector(A,B,C)
// De afstand tot de oorsprong is -D (D=-(Ax+By+Cz))
// Elk punt(x,y,z) ligt op het vlak als geldt: uitkomst = 0
// Een punt ligt voor het vlak als geldt: uitkomst > 0
// Een punt ligt achter het vlak als geldt: uitkomst < 0
//=== Circels en Bollen ========================================================
// De vergelijking van een (2D) circel waarvan het centrum op de oorsprong ligt:
// X² + Y² - R² = 0
// Elk punt(x,y) ligt op de circel als het aan deze vergelijking voldoet.
// Als X² + Y² - R² < 0 dan ligt het punt binnen de circel.
// Als de uitkomst van de vergelijking > 0 is, valt het punt buiten de circel.
//=== Snijpunten ===============================================================
//--- Het snijpunt van 3 vlakken bepalen:
// |x| | n1.x n1.y n1.z | |d1|
// |y| = | n2.x n2.y n2.z | X |d2|
// |z| | n3.x n3.y n3.z | |d3|
// resultaat = true als er een snijpunt is, anders false..
//
//
// De wiskundige vergelijking voor de punten (x,y) in een 2-dimensionaal assenstelsel, die een cirkel vormen met middelpunt (x0,y0) en straal r is:
// (x - x0)2 + (y - y0)2 = r2
//--- Een lijn snijden met een vlak (plane):
// Een snijpunt voldoet aan beide vergelijkingen (voor lijnen & vlakken).
// Dus: p = org+u*dir (lijn) en p*normal-k = 0 (vlak)
// Na substitutie: (org+u*dir)*normal-k = 0
// (org*normal + u*dir*normal - k = 0
// u*dir*normal = k - (org*normal)
// u = (k-org*normal) / (dir*normal)
// Als (dir*normal)=0 dan zijn de lijn en het vlak evenwijdig aan elkaar (geen snijpunt dan).
// Anders kan het snijpunt berekend worden door de waarde van u in de lijn-vergelijking
// in te vullen.
//
//--- Een lijn snijden met een bol (sphere):
// Een snijpunt voldoet aan beide vergelijkingen (voor lijnen & bollen).
// Dus: p = org+u*dir (lijn) en |p-origin| = radius (bol)
// Na substitutie: |(org+u*dir)-origin| = radius
// <=> (org+u*dir-origin)² = radius²
// Vereenvoudigen, waarbij geldt: A = dir²
// B = 2*dir*(org-origin)
// C = (org-origin)²
// => u = -B ± Sqrt(B²-4AC) * 2A
// Als A=0 (dir²=0) dan is er geen snijpunt van de lijn met de bol.
// Als Sqrt(B²-4AC)=0 dan is er maar 1 raakpunt op u=-B/2A.
// In de andere gevallen zijn er 2 snijpunten voor de gevonden u waarde.
// De punten zijn te vinden door u in tevullen in de lijn-vergelijking.
//=== Reflecteren ==============================================================
// Een inkomende vector laten reflecteren op een geraakt vlak.
//
// PlaneNormal Bereken eerst lengte N
// · Scale de plane-normal met N
// S | Bereken de lengte S
// ·----+----· N+S = reflectie-vector
// \ | /
// V \ N| / Result
// \ | /
// ____\|/__________
//
//
//=== BillBoard ================================================================
// Een billboard-quad resulteren.
// Een billboard is altijd loodrecht op de line-of-sight gericht.
// Punt "Position" is het middelpunt van de quad.
//
// V4_______V3
// | |
// | .P | P = Position
// |_______|
// V1 V2
//
const
// 2*Pi radialen = 360 graden
constDegToRad : Single = Pi/180.0; // 1 graad = constDegToRad radialen
constRadToDeg : Single = 180.0/Pi; // 1 radiaal = constRadToDeg graden
EPSILON = 0.0001;
signbit : cardinal = $80000000; // Sign-bit voor een Single
notsignbit : cardinal = $7FFFFFFF; //
// algemeen
procedure SinCos(Alpha: Single; var Sine, Cosine: Single); assembler; register; //Alpha in graden
function ATan2(Y, X: Extended): Extended;
function GetAngleFOV(Size, Distance: Single) : Single;
// Vector berekeningen
function Vector(X,Y,Z: Single) : TVector;
function NullVector : TVector;
function XAxisVector : TVector;
function YAxisVector : TVector;
function ZAxisVector : TVector;
function SameVector(V1,V2: TVector) : boolean;
function AxisAlignedVector(V: TVector) : boolean;
function RandomizeVector(V: TVector; R: Single) : TVector; overload; //x, y & z met willekeurige waarden veranderen. R=het max. verschil met het orgineel.
//==============================================================================
// InverseVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
{$A8}
function InverseVector(const V: TVector) : TVector; assembler; register;
{$ELSE}
function InverseVector(V: TVector) : TVector;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// AbsVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function AbsVector(const V: TVector) : TVector; assembler; register;
{$ELSE}
function AbsVector(V: TVector) : TVector;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// AddVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function AddVector(const V1,V2: TVector) : TVector; assembler; register;
{$ELSE}
function AddVector(V1,V2: TVector) : TVector;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// SubVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function SubVector(const V1,V2: TVector) : TVector; assembler; register;
{$ELSE}
function SubVector(V1,V2: TVector) : TVector;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// ScaleVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function ScaleVector(const V: TVector; const Factor: Single) : TVector; assembler; register;
{$ELSE}
function ScaleVector(V: TVector; Factor: Single) : TVector;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// VectorLength
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function VectorLength(const V: TVector) : Single; assembler; register;
{$ELSE}
function VectorLength(V: TVector) : Single;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// UnitVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function UnitVector(const V: TVector) : TVector; assembler; register;
// function UnitVector(const V: TVector) : TVector;
{$ELSE}
function UnitVector(V: TVector) : TVector;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// CrossProduct
//------------------------------------------------------------------------------
// Het CrossProduct levert als resultaat een vector die loodrecht staat (perpendicular) op de 2 aangeleverde vectoren.
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function CrossProduct(const V1,V2: TVector) : TVector; assembler; register;
{$ELSE}
function CrossProduct(V1,V2: TVector) : TVector; assembler; register;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// DotProduct
// Als V1 & V2 unitvectors zijn (lengte 1) dan levert de functie dotProduct
// als resultaat de cosinus tussen de 2 vectoren; Dus hoek = InvCos(DotProduct(V1,V2))
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
// SSE DotProduct
function DotProduct(const V1,V2: TVector) : Single; assembler; register;
{$ELSE}
function DotProduct(V1,V2: TVector) : Single; assembler; register;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
// lijnstuk berekeningen
// vindt het punt op lijnstuk(LA-LB) dat het dichtst ligt bij punt P
function ClosestPointOnLine(LA,LB, P: TVector) : TVector;
// Matrix berekeningen
function Matrix4x4(C0R0,C1R0,C2R0,C3R0, C0R1,C1R1,C2R1,C3R1, C0R2,C1R2,C2R2,C3R2, C0R3,C1R3,C2R3,C3R3: Single) : TMatrix4x4;
function IdentityMatrix4x4 : TMatrix4x4;
//==============================================================================
// MultiplyMatrix
//------------------------------------------------------------------------------
function MultiplyMatrix(const A,B: TMatrix4x4) : TMatrix4x4;
{$IFDEF SSE_OPCODES} // gebruik SSE routines
{$IFDEF SSE_UNALIGNED}
procedure SSEMultiplyMatrixU(var R: TMatrix4x4; const A,B: TMatrix4x4); assembler; register; // unaligned
{$ELSE}
procedure SSEMultiplyMatrix(var R: TMatrix4x4; const A,B: TMatrix4x4); assembler; register; // aligned
{$ENDIF}
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// TransformVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
// SSE routines (aligned/unaligned)
function TransformVector(const V: TVector; const M: TMatrix4x4) : TVector; assembler; register;
{$ELSE}
function TransformVector(V: TVector; M: TMatrix4x4) : TVector;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//roteer punt A om punt B over een hoek R (B blijft dus stilstaan, A beweegt)
function RotateX(A,B: TVector; DegX: Single) : TVector; //"oude" routine's
function RotateY(A,B: TVector; DegY: Single) : TVector; // " "
function RotateZ(A,B: TVector; DegZ: Single) : TVector; // " "
//rotatie matrices aanmaken..
function XRotationMatrix(DegX: Single) : TMatrix4x4; //DegX graden om de X-as
function YRotationMatrix(DegY: Single) : TMatrix4x4; //DegY graden om de Y-as
function ZRotationMatrix(DegZ: Single) : TMatrix4x4; //DegZ graden om de Z-as
//roteer punt A om punt B over hoeken R.X, R.Y & R.Z (B blijft dus stilstaan, A beweegt)
function Rotate(A,B, R: TVector) : TVector;
function AxisRotationMatrix(Axis: TVector; Deg: Single) : TMatrix4x4;
//==============================================================================
// ScaleMatrix
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
procedure ScaleMatrix(var M: TMatrix4x4; const Factor: Single); assembler; register;
{$ELSE}
procedure ScaleMatrix(var M: TMatrix4x4; Factor: Single);
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// MatrixDetInternal
//------------------------------------------------------------------------------
(*
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function MatrixDetInternal(const M: TM9): Single; assembler; register;
{$ELSE}
*)
function MatrixDetInternal(a1, a2, a3, b1, b2, b3, c1, c2, c3: Single): Single;
(*
{$ENDIF}
*)
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// MatrixDeterminant
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function MatrixDeterminant(const M: TMatrix4x4) : Single; assembler; register;
{$ELSE}
function MatrixDeterminant(M: TMatrix4x4) : Single;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
procedure MatrixAdjoint(var M: TMatrix4x4);
procedure InverseMatrix(var M: TMatrix4x4);
// Planes berekeningen.
// vlakken zonder afmetingen, alleen een richting(A,B,C) en een afstand tot de oorsprong(-D)
function PlaneNormal(V1,V2,V3: TVector) : TVector;
function PlaneDistance(Normal, PointOnPlane: TVector) : Single;
function PlaneOrigin(Normal: TVector; DistanceToOrigin: Single) : TVector;
// Het snijpunt van 3 planes bepalen:
// resultaat = true als er een snijpunt is (snijpunt in S), anders false..
function PlanesIntersectionPoint(P1,P2,P3: TPlane; var S: TVector) : boolean;
// een punt V projecteren op een vlak (gegeven door de normaal en een (willekeurig) punt op het vlak
function ProjectPointToPlane(V, PlaneNormal, PointOnPlane: TVector) : TVector;
// een vector reflecteren op een vlak
function ReflectVectorOnPlane(const Direction, PlaneNormal: TVector): TVector;
// een billboard quad resulteren.
procedure BillBoard(const Position,LineOfSight: TVector; const Size: Single; var V1,V2,V3,V4: TVector);
//circels en bollen berekeningen.
implementation
uses Math;
{$A8}
//=== Algemeen =================================================================
procedure SinCos(Alpha: Single; var Sine, Cosine: Single); assembler; register;
const Rad : single = Pi/180.0;
// sinus als resultaat in ST(1)
// cosinus in ST(0)
asm
fld Rad
fld Alpha
fmulp
fsincos
fstp dword ptr [edx] // cos
fstp dword ptr [eax] // sin
//fwait
end;
function ATan2(Y, X: Extended): Extended;
asm
fld Y
fld x
fpatan
//fwait
end;
function GetAngleFOV(Size, Distance: Single) : Single;
var Angle: Single;
begin
Angle := 2.0 * ATan2(Size/2, Distance);
Result := Angle * constRadToDeg;
end;
//=== Vector berekeningen ======================================================
function Vector(X,Y,Z: Single) : TVector;
begin
Result.X := X;
Result.Y := Y;
Result.Z := Z;
end;
function NullVector : TVector;
begin
Result := Vector(0, 0, 0);
end;
function XAxisVector : TVector;
begin
Result := Vector(1, 0, 0);
end;
function YAxisVector : TVector;
begin
Result := Vector(0, 1, 0);
end;
function ZAxisVector : TVector;
begin
Result := Vector(0, 0, 1);
end;
function SameVector(V1,V2: TVector) : boolean;
var x,y,z: boolean;
begin
x := (abs(V1.X - V2.X) < EPSILON);
y := (abs(V1.Y - V2.Y) < EPSILON);
z := (abs(V1.Z - V2.Z) < EPSILON);
Result := (x and y and z);
end;
function AxisAlignedVector(V: TVector) : boolean;
var x,y,z: boolean;
UV: TVector;
begin
UV := UnitVector(V);
x := (1.0 - abs(UV.X) < EPSILON);
y := (1.0 - abs(UV.Y) < EPSILON);
z := (1.0 - abs(UV.Z) < EPSILON);
Result := (x or y or z);
end;
function RandomizeVector(V: TVector; R: Single) : TVector;
var RX,RY,RZ,
SX,SY,SZ,
CX,CY,CZ: Single;
UV: TVector;
Len: Single;
begin
// De cosinus van de hoek R uitrekenen.
// Er geldt nu: DotProduct(V, V_R) = C (maximaal) en V_R is de doel-richting na randomizeVector
// => V.X*V_R.X + V.Y*V_R.Y + V.Z*V_R.Z <= C
// 3 willekeurige hoeken tot R graden
RX := Random(Round(R*1000))/1000;
RY := Random(Round(R*1000))/1000;
RZ := Random(Round(R*1000))/1000;
// de cosinus van de hoeken
SinCos(RX, SX,CX);
SinCos(RY, SY,CY);
SinCos(RZ, SZ,CZ);
UV := UnitVector(V);
Len := VectorLength(V);
Result := ScaleVector( Vector( UV.X*CZ*SY, UV.Y*CX*SZ, UV.Z*CY*SX), Len);
end;
//==============================================================================
// InverseVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
{$A8}
// EAX = V
function InverseVector(const V: TVector) : TVector; assembler; register;
asm
movss xmm0, dword ptr [eax+8] // xmm0[0..31] := V1.Z
movhps xmm0, qword ptr [eax] // xmm0[64..95] := V1.X, xmm1[96..127] := V1.Y
// flip sign-bit
movss xmm1, [signbit]
shufps xmm1, xmm1, 0
xorps xmm0, xmm1
//
movss dword ptr [Result.Z], xmm0 // Result.Z := xmm0[0..31]
movhps qword ptr [Result.X], xmm0 // Result.X := xmm0[64..95], Result.Y := xmm0[96..127]
end;
{$ELSE}
function InverseVector(V: TVector) : TVector;
begin
Result.X := -V.X;
Result.Y := -V.Y;
Result.Z := -V.Z;
end;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// AbsVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
{$A8}
// EAX = V
function AbsVector(const V: TVector) : TVector; assembler; register;
asm
movss xmm0, dword ptr [eax+8] // xmm0[0..31] := V1.Z
movhps xmm0, qword ptr [eax] // xmm0[64..95] := V1.X, xmm1[96..127] := V1.Y
// clear sign-bit
movss xmm1, [notsignbit]
shufps xmm1, xmm1, 0
andps xmm0, xmm1
//
movss dword ptr [Result.Z], xmm0 // Result.Z := xmm0[0..31]
movhps qword ptr [Result.X], xmm0 // Result.X := xmm0[64..95], Result.Y := xmm0[96..127]
end;
{$ELSE}
function AbsVector(V: TVector) : TVector;
begin
Result.X := Abs(V.X);
Result.Y := Abs(V.Y);
Result.Z := Abs(V.Z);
end;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// AddVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
{$A8}
// EAX = V1
// EDX = V2
function AddVector(const V1,V2: TVector) : TVector; assembler; register;
asm
movss xmm0, dword ptr [eax+8] // xmm0[0..31] := V1.Z
movss xmm1, dword ptr [edx+8] // xmm1[0..31] := V2.Z
movhps xmm0, qword ptr [eax] // xmm0[64..95] := V1.X, xmm1[96..127] := V1.Y
movhps xmm1, qword ptr [edx] // xmm1[64..95] := V2.X, xmm1[96..127] := V2.Y
addps xmm0, xmm1
movss dword ptr [Result.Z], xmm0 // Result.Z := xmm0[0..31]
movhps qword ptr [Result.X], xmm0 // Result.X := xmm0[64..95], Result.Y := xmm0[96..127]
end;
{$ELSE}
function AddVector(V1,V2: TVector) : TVector;
begin
Result.X := V1.X + V2.X;
Result.Y := V1.Y + V2.Y;
Result.Z := V1.Z + V2.Z;
end;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// SubVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
{$A8}
function SubVector(const V1,V2: TVector) : TVector; assembler; register;
asm
movss xmm0, dword ptr [eax+8] // xmm0[0..31] := V1.Z
movss xmm1, dword ptr [edx+8] // xmm1[0..31] := V2.Z
movhps xmm0, qword ptr [eax] // xmm0[64..95] := V1.X, xmm1[96..127] := V1.Y
movhps xmm1, qword ptr [edx] // xmm1[64..95] := V2.X, xmm1[96..127] := V2.Y
subps xmm0, xmm1
movss dword ptr [Result.Z], xmm0 // Result.Z := xmm0[0..31]
movhps qword ptr [Result.X], xmm0 // Result.X := xmm0[64..95], Result.Y := xmm0[96..127]
end;
{$ELSE}
function SubVector(V1,V2: TVector) : TVector;
begin
Result.X := V1.X - V2.X;
Result.Y := V1.Y - V2.Y;
Result.Z := V1.Z - V2.Z;
end;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// ScaleVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
{$A8}
// EAX = V
// EDX = Factor
function ScaleVector(const V: TVector; const Factor: Single) : TVector; assembler; register;
asm
movss xmm0, dword ptr [Factor] // xmm0 := Factor
movss xmm1, dword ptr [eax+8] // xmm1[0..31] := V.Z
shufps xmm0, xmm0, 0 // xmm0 := Factor Factor Factor Factor
movhps xmm1, qword ptr [eax] // xmm1[64..95] := V.X, xmm1[96..127] := V.Y
mulps xmm1, xmm0
movss dword ptr [Result.Z], xmm1 // Result.Z := xmm1[0..31]
movhps qword ptr [Result.X], xmm1 // Result.X := xmm1[64..95], Result.Y := xmm1[96..127]
end;
{$ELSE}
function ScaleVector(V: TVector; Factor: Single) : TVector;
begin
Result.X := V.X * Factor;
Result.Y := V.Y * Factor;
Result.Z := V.Z * Factor;
end;
{$ENDIF}
//==============================================================================
// VectorLength
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function VectorLength(const V: TVector) : Single; assembler; register;
asm
// DotProduct(V,V)
movss xmm1, dword ptr [eax+8] // xmm1[0..31] := V1.Z
movhps xmm1, qword ptr [eax] // xmm1[64..95] := V1.X, xmm1[96..127] := V1.Y
mulps xmm1, xmm1
{$IFDEF SSE3_OPCODES}
db $F2, $0F, $7C, $C9 // haddps xmm1, xmm1
db $F2, $0F, $7C, $C9 // haddps xmm1, xmm1
{$ELSE}
movhlps xmm0, xmm1 // xmm0[0..31] := V1.X*V2.X, xmm0[32..63] := V1.Y*V2.Y
movaps xmm3, xmm0
shufps xmm3, xmm3, 01010101b // xmm3[0..31] := V1.Y*V2.Y
addss xmm1, xmm0 // + X*X
addss xmm1, xmm3 // + Y*Y
{$ENDIF}
// sqrt(DotProduct)
sqrtss xmm0, xmm1
movss dword ptr [Result], xmm0
end;
{$ELSE}
function VectorLength(V: TVector) : Single;
var D: Single;
begin
D := DotProduct(V,V);
Result := Sqrt(D);
end;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// UnitVector
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
function UnitVector(const V: TVector) : TVector; assembler; register;
var R: TVector;
begin
asm
// xmm1 := DotProduct(V,V)
movss xmm1, dword ptr [eax+8] // xmm1 := 0 0 0 V1.Z xmm1[0..31] := V1.Z
movhps xmm1, qword ptr [eax] // xmm1 := V1.Y V1.X 0 V1.Z xmm1[64..95] := V1.X, xmm1[96..127] := V1.Y
movaps xmm2, xmm1 // vector bewaren in xmm2
mulps xmm1, xmm1
{$IFDEF SSE3_OPCODES}
db $F2, $0F, $7C, $C9 // haddps xmm1, xmm1
db $F2, $0F, $7C, $C9 // haddps xmm1, xmm1
{$ELSE}
movhlps xmm0, xmm1 // xmm0[0..31] := V1.X*V2.X, xmm0[32..63] := V1.Y*V2.Y
movaps xmm3, xmm0
shufps xmm3, xmm3, 01010101b // xmm3[0..31] := V1.Y*V2.Y
addss xmm1, xmm0 // + X*X
addss xmm1, xmm3 // + Y*Y
{$ENDIF}
// xmm0 := 1/sqrt(D)
rsqrtss xmm0, xmm1 // xmm0 := 1/sqrt(D)
// ScaleVector(V,xmm0)
shufps xmm0, xmm0, 0 // xmm0 := Factor Factor Factor Factor
mulps xmm2, xmm0
movss dword ptr [R.Z], xmm2 // Result.Z := xmm2[0..31]
movhps qword ptr [R.X], xmm2 // Result.X := xmm2[64..95], Result.Y := xmm2[96..127]
end;
Result := R;
end;
{$ELSE}
function UnitVector(V: TVector) : TVector;
var L: Single;
begin
L := VectorLength(V);
if L = 0.0 then Result := V
else Result := ScaleVector(V, 1/L);
end;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// CrossProduct
//------------------------------------------------------------------------------
// Result.X := (V1.Y * V2.Z) - (V1.Z * V2.Y); // E - F
// Result.Y := (V1.Z * V2.X) - (V1.X * V2.Z); // C - D
// Result.Z := (V1.X * V2.Y) - (V1.Y * V2.X); // A - B
{$IFDEF SSE_OPCODES}
// EAX = V1
// EDX = V2
function CrossProduct(const V1,V2: TVector) : TVector; assembler; register;
asm
movss xmm1, dword ptr [eax+8] // xmm1[0..31] := V1.Z
movss xmm2, dword ptr [edx+8] // xmm2[0..31] := V2.Z
movhps xmm1, qword ptr [eax] // xmm1[64..95] := V1.X, xmm1[96..127] := V1.Y
movhps xmm2, qword ptr [edx] // xmm2[64..95] := V2.X, xmm2[96..127] := V2.Y
movaps xmm3, xmm1 // xmm3 := V1.Y V1.X ? V1.Z
movaps xmm4, xmm2 // xmm4 := V2.Y V2.X ? V2.Z
shufps xmm3, xmm3, 00110110b // xmm3 := V1.Z V1.Y ? V1.X
shufps xmm4, xmm4, 10000111b // xmm4 := V2.X V2.Z ? V2.Y
shufps xmm1, xmm1, 10000111b // xmm1 := V1.X V1.Z ? V1.Y
shufps xmm2, xmm2, 00110110b // xmm2 := V2.Z V2.Y ? V2.X
mulps xmm4, xmm3 // xmm4 := C E ? A
mulps xmm2, xmm1 // xmm2 := D F ? B
subps xmm4, xmm2
movhps qword ptr [Result.X], xmm4
movss dword ptr [Result.Z], xmm4
end;
{$ELSE}
function CrossProduct(V1,V2: TVector) : TVector; assembler; register;
asm
fld dword ptr [eax + 4] // ST(0) := V1.y
fmul dword ptr [edx + 8] // ST(0) := ST(0) * V2.z
fld dword ptr [eax + 8] // ST(0) -> ST(1); ST(0) := V1.z
fmul dword ptr [edx + 4] // ST(0) := ST(0) * V2.y
fsubp // ST(0) := ST(0) - ST(1); <- ST(1)
fld dword ptr [eax + 8] // ST(0) := V1.y
fmul dword ptr [edx + 0] // ST(0) := ST(0) * V2.x
fld dword ptr [eax + 0] // ST(0) -> ST(1); ST(0) := V1.x
fmul dword ptr [edx + 8] // ST(0) := ST(0) * V2.z
fsubp // ST(0) := ST(0) - ST(1); <- ST(1)
fld dword ptr [eax + 0] // ST(0) := V1.x
fmul dword ptr [edx + 4] // ST(0) := ST(0) * V2.y
fld dword ptr [eax + 4] // ST(0) -> ST(1); ST(0) := V1.y
fmul dword ptr [edx + 0] // ST(0) := ST(0) * V2.x
fsubp // ST(0) := ST(0) - ST(1); <- ST(1)
fstp dword ptr [Result.Z] // <- ST(0)
fstp dword ptr [Result.Y] // <- ST(0)
fstp dword ptr [Result.X] // <- ST(0)
//fwait
end;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//==============================================================================
// DotProduct
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES}
// Result := V1.X*V2.X + V1.Y*V2.Y + V1.Z*V2.Z;
// SSE DotProduct routine
function DotProduct(const V1,V2: TVector) : Single; assembler; register;
asm
movss xmm1, dword ptr [eax+8] // xmm1[0..31] := V1.Z
movss xmm2, dword ptr [edx+8] // xmm2[0..31] := V2.Z
movhps xmm1, qword ptr [eax] // xmm1[64..95] := V1.X, xmm1[96..127] := V1.Y
movhps xmm2, qword ptr [edx] // xmm2[64..95] := V2.X, xmm2[96..127] := V2.Y
mulps xmm1, xmm2
{$IFDEF SSE3_OPCODES}
db $F2, $0F, $7C, $C9 // haddps xmm1, xmm1
db $F2, $0F, $7C, $C9 // haddps xmm1, xmm1
{$ELSE}
movhlps xmm0, xmm1 // xmm0[0..31] := V1.X*V2.X, xmm0[32..63] := V1.Y*V2.Y
movaps xmm3, xmm0
shufps xmm3, xmm3, 01010101b // xmm3[0..31] := V1.Y*V2.Y
addss xmm1, xmm0
addss xmm1, xmm3
{$ENDIF}
movss dword ptr [Result], xmm1
(*
movss xmm0, dword ptr [eax] // xmm0 = ?? ?? ?? V1.z
movss xmm1, dword ptr [edx] // xmm1 = ?? ?? ?? V2.z
mulps xmm0, xmm1 // xmm0 = ?? ?? ?? V1.z*V2.z
movss xmm1, dword ptr [eax+4] // xmm1 = ?? ?? ?? V1.y
movss xmm2, dword ptr [edx+4] // xmm2 = ?? ?? ?? V2.y
mulps xmm1, xmm2 // xmm1 = ?? ?? ?? V1.y*V2.y
movss xmm2, dword ptr [eax+8] // xmm2 = ?? ?? ?? V1.x
movss xmm3, dword ptr [edx+8] // xmm3 = ?? ?? ?? V2.x
mulps xmm2, xmm3 // xmm2 = ?? ?? ?? V1.x*V2.x
addps xmm0, xmm1 // xmm0 = ?? ?? ?? V1.z*V2.z + V1.y*V2.y
addps xmm0, xmm2 // xmm0 = ?? ?? ?? V1.z*V2.z + V1.y*V2.y + V1.x*V2.x
movss [Result], xmm0
*)
end;
{$ELSE}
function DotProduct(V1,V2: TVector) : Single; assembler; register;
// (Zie delphi help voor de 'register' aanduiding bij de functie-declaratie)
// EAX bevat het adres van V1
// EDX bevat het adres van V2
// resultaat in ST(0).
asm
fld dword ptr [eax] // ST(0) := V1.x
fmul dword ptr [edx] // ST(0) := ST(0) * V2.x
fld dword ptr [eax + 4] // ST(0) -> ST(1); ST(0) := V1.y
fmul dword ptr [edx + 4] // ST(0) := ST(0) * V2.y
faddp // ST(0) := ST(0) + ST(1)
fld dword ptr [eax + 8] // ST(0) -> ST(1); ST(0) := V1.z
fmul dword ptr [edx + 8] // ST(0) := ST(0) * V2.z
faddp // ST(0) := ST(0) + ST(1)
end;
{$ENDIF}
//------------------------------------------------------------------------------
//=== Lijnstuk berekeningen ====================================================
function ClosestPointOnLine(LA,LB, P: TVector) : TVector;
var V1,V2,V3: TVector;
L, distance: single;
begin
// maak een vlak met de 2 punten van het lijnstuk en het 3e punt P..
V1 := SubVector(P, LA);
V2 := UnitVector(SubVector(LB, LA)); //alleen de richting gebruiken, niet de grootte..
// de lengte van het lijnstuk
L := VectorLength(SubVector(LA, LB));
// de afstand vanaf punt P tot het lijnstuk
distance := DotProduct(V2,V1);
//
if distance <= 0 then
Result := LA
else
if distance >= L then
Result := LB
else begin
// maak een vector V3 met een richting V2 en lengte distance
V3 := ScaleVector(V2, distance);
Result := AddVector(LA, V3);
end;
end;
(*
bool LineSegmentIntersection(float P1x, P1y, // Point 1 \ Linesegment 1
P2x, P2y, // Point 2 /
P3x, P3y, // Point 3 \ Linesegment 2
P4x, P4y) { // Point 4 /
float lax = (P2x - P1x);
float lay = (P2y - P1y);
float lbx = (P4x - P3x);
float lby = (P4y - P3y);
float labx = (P1x - P3x);
float laby = (P1y - P3y);
float denom = (lby * lax) - (lbx * lay);
if (denom == 0.0f) return false;
float numa = (lbx * laby) - (lby * labx);
float numb = (lax * laby) - (lay * labx);
float ua = numa / denom;
float ub = numb / denom;
if (ua >= 0.0f && ua <= 1.0f && ub >= 0.0f && ub <= 1.0f) {
// intersection-point:
// x = P1x + ua*lax;
// y = P1y + ua*lay;
return true;
}
return false;
}
*)
//=== Matrix berekeningen ======================================================
// Mijn matrices zijn row-major zijn opgesteld als in OpenGL.
// (blz. 673 van de OpenGL Programming Guide)
function Matrix4x4(C0R0,C1R0,C2R0,C3R0, C0R1,C1R1,C2R1,C3R1, C0R2,C1R2,C2R2,C3R2, C0R3,C1R3,C2R3,C3R3: Single) : TMatrix4x4;
begin
Result[0,0]:=C0R0; Result[0,1]:=C1R0; Result[0,2]:=C2R0; Result[0,3]:=C3R0;
Result[1,0]:=C0R1; Result[1,1]:=C1R1; Result[1,2]:=C2R1; Result[1,3]:=C3R1;
Result[2,0]:=C0R2; Result[2,1]:=C1R2; Result[2,2]:=C2R2; Result[2,3]:=C3R2;
Result[3,0]:=C0R3; Result[3,1]:=C1R3; Result[3,2]:=C2R3; Result[3,3]:=C3R3;
end;
function IdentityMatrix4x4 : TMatrix4x4;
const IdentityMatrix: TMatrix4x4 = ((1,0,0,0), (0,1,0,0), (0,0,1,0), (0,0,0,1));
begin
Result := IdentityMatrix;
end;
//==============================================================================
// MultiplyMatrix
//------------------------------------------------------------------------------
{$IFDEF SSE_OPCODES} // gebruik SSE routines
{$IFDEF SSE_UNALIGNED} // unaligned code
function MultiplyMatrix(const A,B: TMatrix4x4) : TMatrix4x4;
var M: TMatrix4x4;
begin
SSEMultiplyMatrixU(M, A,B);
Result := M;
end;
procedure SSEMultiplyMatrixU(var R: TMatrix4x4; const A,B: TMatrix4x4); assembler; register;
asm
movss xmm0, dword ptr [edx] // A
movups xmm1, [ecx] // B
shufps xmm0, xmm0, 0
movss xmm2, dword ptr [edx+4]
mulps xmm0, xmm1
shufps xmm2, xmm2, 0
movups xmm3, [ecx+10h]
movss xmm7, dword ptr [edx+8]
mulps xmm2, xmm3
shufps xmm7, xmm7, 0
addps xmm0, xmm2
movups xmm4, [ecx+20h]
movss xmm2, dword ptr [edx+0Ch]
mulps xmm7, xmm4
shufps xmm2, xmm2, 0
addps xmm0, xmm7
movups xmm5, [ecx+30h]
movss xmm6, dword ptr [edx+10h]
mulps xmm2, xmm5
movss xmm7, dword ptr [edx+14h]
shufps xmm6, xmm6, 0
addps xmm0, xmm2
shufps xmm7, xmm7, 0
movlps qword ptr [eax], xmm0 // R
movhps qword ptr [eax+8], xmm0 // R
mulps xmm7, xmm3
movss xmm0, dword ptr [edx+18h]
mulps xmm6, xmm1
shufps xmm0, xmm0, 0
addps xmm6, xmm7
mulps xmm0, xmm4
movss xmm2, dword ptr [edx+24h]
addps xmm6, xmm0
movss xmm0, dword ptr [edx+1Ch]
movss xmm7, dword ptr [edx+20h]
shufps xmm0, xmm0, 0
shufps xmm7, xmm7, 0
mulps xmm0, xmm5
mulps xmm7, xmm1
addps xmm6, xmm0
shufps xmm2, xmm2, 0
movlps qword ptr [eax+10h], xmm6
movhps qword ptr [eax+18h], xmm6
mulps xmm2, xmm3
movss xmm6, dword ptr [edx+28h]
addps xmm7, xmm2
shufps xmm6, xmm6, 0
movss xmm2, dword ptr [edx+2Ch]
mulps xmm6, xmm4
shufps xmm2, xmm2, 0
addps xmm7, xmm6
mulps xmm2, xmm5
movss xmm0, dword ptr [edx+34h]
addps xmm7, xmm2
shufps xmm0, xmm0, 0
movlps qword ptr [eax+20h], xmm7
movss xmm2, dword ptr [edx+30h]
movhps qword ptr [eax+28h], xmm7
mulps xmm0, xmm3
shufps xmm2, xmm2, 0
movss xmm6, dword ptr [edx+38h]
mulps xmm2, xmm1
shufps xmm6, xmm6, 0
addps xmm2, xmm0
mulps xmm6, xmm4
movss xmm7, dword ptr [edx+3Ch]
shufps xmm7, xmm7, 0
addps xmm2, xmm6
mulps xmm7, xmm5
addps xmm2, xmm7
movups [eax+30h], xmm2
end;
{$ELSE} // aligned
function MultiplyMatrix(const A,B: TMatrix4x4) : TMatrix4x4;
var M: TMatrix4x4;
begin
SSEMultiplyMatrix(M, A,B);
Result := M;
end;
// EAX = R
// EDX = A
// ECX = B
procedure SSEMultiplyMatrix(var R: TMatrix4x4; const A,B: TMatrix4x4); assembler; register;
asm
movss xmm0, dword ptr [edx] // xmm0 := A[0,0]
movaps xmm1, [ecx] // xmm1 := B[0,0..3]
shufps xmm0, xmm0, 0 // xmm0 := A[0,0] A[0,0] A[0,0] A[0,0]
movss xmm2, dword ptr [edx+4] // xmm2 := A[0,1]
mulps xmm0, xmm1 // xmm0 := A[0,0]*B[0,0] A[0,0]*B[0,1] A[0,0]*B[0,2] A[0,0]*B[0,3]
shufps xmm2, xmm2, 0 // xmm2 := A[0,1] A[0,1] A[0,1] A[0,1]
movaps xmm3, [ecx+10h] // xmm3 := B[1,0..3]
movss xmm7, dword ptr [edx+8] // xmm7 := A[0,2]
mulps xmm2, xmm3 // xmm2 := A[0,1]*B[1,0] A[0,1]*B[1,1] A[0,1]*B[1,2] A[0,1]*B[1,3]
shufps xmm7, xmm7, 0 // xmm7 := A[0,2] A[0,2] A[0,2] A[0,2]
addps xmm0, xmm2 // xmm0 := A[0,0]*B[0,0]+A[0,1]*B[1,0] A[0,0]*B[0,1]+A[0,1]*B[1,1] A[0,0]*B[0,2]+A[0,1]*B[1,2] A[0,0]*B[0,3]+A[0,1]*B[1,3]
movaps xmm4, [ecx+20h] // xmm4 := B[2,0..3]
movss xmm2, dword ptr [edx+0Ch] // xmm2 := A[0,3]
mulps xmm7, xmm4 // xmm7 := A[0,2]*B[2,0] A[0,2]*B[2,1] A[0,2]*B[2,2] A[0,2]*B[2,3]
shufps xmm2, xmm2, 0 // xmm2 := A[0,3] A[0,3] A[0,3] A[0,3]
addps xmm0, xmm7 // xmm0 := A[0,0]*B[0,0]+A[0,1]*B[1,0]+A[0,2]*B[2,0] A[0,0]*B[0,1]+A[0,1]*B[1,1]+A[0,2]*B[2,1] A[0,0]*B[0,2]+A[0,1]*B[1,2]+A[0,2]*B[2,2] A[0,0]*B[0,3]+A[0,1]*B[1,3]+A[0,2]*B[2,3]
movaps xmm5, [ecx+30h] // xmm5 := B[3,0..3]
movss xmm6, dword ptr [edx+10h] // xmm6 := A[1,0]
mulps xmm2, xmm5 // xmm2 := A[0,3]*B[3,0] A[0,3]*B[3,1] A[0,3]*B[3,2] A[0,3]*B[3,3]
movss xmm7, dword ptr [edx+14h] // xmm7 := A[1,1]